好氧颗粒污泥造粒过程中EPS及脱氮除碳性能

为解决好氧颗粒污泥(AGS)在生活污水中造粒时间长、稳定性差的问题,采用在人工配水中逐渐添加生活污水的方式改变进水水质,研究AGS造粒过程及脱氮除碳的效果。在4个序批式反应器(SBR)中培养AGS,接种污泥均为污水厂A^(2)/O工艺二沉池污泥。25℃时,R1进水1~17 d为人工配水,18 d后改为生活污水;R2进水分阶段改变人工配水比例,最终为生活污水;R3进水为人工配水。R4温度为15℃,进水为人工配水。结果表明,水质和温度导致R1、R4的胞外聚合物(EPS)中蛋白质(PN)和多糖(PS)波动增加,R2、R3的PN和PS呈上升趋势,且AGS的沉降速度随着PN增大而增大。25℃时,污泥沉降指数(SVI)与EPS呈负相关。两种温度下均可成功培养出AGS,25℃时,在人工配水中逐渐添加生活污水的进水方式可缩短AGS在实际生活污水中的造粒时间,且沉降性能更优。研究结果可为AGS处理生活污水提供参考。

软水中EPS对铜管/硅酸盐体系溶解性铜释放影响

以海藻酸钠模拟水体中的EPS,研究了软水体系中海藻酸钠对铜管/硅酸盐体系缓蚀效果的影响.结果表明,当有低浓度海藻酸钠存在时,体系中的溶解性铜浓度显著增加,且老化1a的铜管溶解性铜释放浓度明显高于老化3a和10a的铜管,释放溶解性铜浓度大小顺序为c1a>c3a>c10a;但随着海藻酸钠浓度的增加,老化1a的铜管的溶解性铜释放浓度增加,而3a和10a铜管的溶解性铜释放浓度减小,表明水体中EPS的存在降低硅酸盐对铜管的缓蚀效果.在pH值7.5和海藻酸钠为16mg/L条件下,不同停留时间溶解性铜释放呈现逐渐增加-降低-逐渐增加的趋势,表明海藻酸钠、硅酸盐、铜离子和管壁进行了复杂的相互作用.在低pH值条件下,海藻酸钠对铜管溶解性铜释放影响更加显著,随着pH值增加和铜管老化时间延长,其溶解性铜释放浓度降低,表明海藻酸钠对溶解性铜释放影响降低.

藻菌生物膜处理含镍废水及其胞外聚合物变化研究

为探究藻菌生物膜处理含镍废水的可行性,对自然城市水体的藻菌富集挂膜得到藻菌生物膜,并在不同运行参数下对含镍溶液进行处理,研究镍的吸附量及藻菌生物膜胞外聚合物(EPS)含量在不同条件下的变化。结果表明,经富集挂膜的藻类属于绿藻门小球藻属,其对含镍废水有较高的处理效果,在pH为8、温度为35℃时处理效果最佳;且能在3 d内达到镍吸附平衡,去除率达70%以上,同时,藻菌生物膜多聚糖含量随时间的变化与镍吸附量呈一定的正相关,证明其为镍吸附中的主要作用物质,而ATP含量则更能反映藻菌生物膜受胁迫的过程。藻菌生物膜在镍的胁迫下,胞外聚合物含量随胁迫程度升高而减少;从吸附量来看,其对镍的耐受值为10 mg/L,在此范围内,吸附量随镍浓度的升高而升高,最高达2.358 mg,继续升高镍浓度则吸附量明显下降。

ZnO纳米颗粒对SBR活性污泥活性的影响

建立了模拟的SBR反应器,并研究了ZnO纳米颗粒(ZnO-NPs)对SBR活性污泥活性的影响.结果表明低浓度(10mg/L)ZnO-NPs对活性污泥活性无明显抑制作用.较高浓度下,ZnO-NPs对活性污泥沉降性能呼吸速率 EPS和SMP产量及其组成有机物降解效率等具有明显影响.20,50,100mg/L ZnO-NPs使COD去除率分别降低8.1%,19.5%和27.7%,使污泥沉降性能分别降低24.2%,35.0%和36.0%,使MLVSS/MLSS比值分别降低8.0%,14.7%和21%,使活性污泥呼吸速率抑制率达到54.0%,79.0%和80.3%;使EPS产量分别降低29.0%,49.9%和65.4%,使SMP产量分别升高48.9%,102.6%和203.0%.研究表明,较高浓度ZnO-NPs能够抑制污泥代谢,降低活性污泥生物量,显著抑制活性污泥活性.

微气泡曝气对生物膜反应器启动运行性能影响

比较了微气泡曝气(MB)与传统气泡曝气(CB)流化床生物膜反应器启动运行性能,以及生物膜形成过程与组成特性.结果表明,启动运行中,MB反应器的COD、NH4+-N和TN平均去除率分别达到90.3%、92.7%和43.4%,而CB反应器的COD、NH4+-N和TN平均去除率分别为79.4%、86.3%和29.3%,MB反应器污染物去除性能优于CB反应器.同时,MB反应器的氧利用率高达94.3%,显著高于CB反应器.MB反应器中生物膜形成速率和稳定生物膜生物量均高于CB反应器,并且所形成的生物膜VSS/SS比值较高而EPS含量较低.因此,微气泡曝气能够加速生物膜形成并获得更高的活性生物量,从而提高生物膜反应器的启动运行性能.

聚合铝铁对A^2/O系统EPS及生物絮凝性能的影响

通过向实验室构建的A2/O模型好氧池末端投加聚合铝铁(PAFC)来强化系统的生物除磷,使得出水总磷达到《城市污水处理厂污染物排放标准GB 18918-2002》中的一级A标准,并重点分析投加的PAFC对A2/O系统中活性污泥胞外聚合物(EPS)和活性污泥生物絮凝性能的影响.结果表明,随着PAFC投药量的增加,A2/O系统活性污泥EPS总量变化不大,但EPS组分中蛋白/多糖含量的比值逐渐降低,由投药前的3.30降低至投药后的2.30;EPS中金属离子含量逐渐增加,在厌氧-缺氧-好氧的运行周期内,各处理单元污泥的EPS中金属铝离子含量增加.投加PAFC后,活性污泥颗粒变大,二沉池出水的Zeta电位明显降低,由投药前-15.83 mV降低至-21.20 mV,污泥产量增加.因此,适量投加PAFC后,生物絮凝性能得到改善,出水中悬浊颗粒减少,出水水质变好.

再生水中弗氏柠檬酸杆菌生物膜特性研究

从使用再生水的某电厂冷却塔粘泥中分离出一株具有硫酸盐还原功能的弗氏柠檬酸杆菌.利用扫描电子显微镜(SEM)和能谱仪(EDS)对再生水中HSn70-1A和BFe30-1-1两种合金表面弗氏柠檬酸杆菌生物膜结构和成分进行表征,结果表明HSn70-1A成膜特性好于BFe30-1-1,两种合金表面生物膜中C、O等无机元素含量较大、基体金属元素含量下降较为明显.对不同时刻合金表面生物膜胞外聚合物(EPS)组分进行分析,多糖与蛋白质含量之比揭示出,在第3天和第7天两个关键期EPS的疏水性能对微生物膜的致密性和完整性产生重要影响,实验结果表明在两个关键期内HSn70-1A显示较好的疏水性能,使其比BFe30-1-1表现出较强的耐微生物腐蚀性能.

聚季铵盐调理污泥深度脱水过程与中试效能

采用聚季铵盐[P(DM-AM)]取代传统化学调理剂聚丙烯酰胺(polyacrylamide,PAM),通过分析污泥脱水性能、胞外聚合物含量以及抽滤液水质指标,验证P(DM-AM)作为污泥调理剂的效果。结果表明,P(DM-AM)作为阳离子型高分子絮凝剂能够提高污泥的脱水性能,在最适投加量为0.4%~0.5%(按污泥干固量计算)时,毛细吸水时间(capillary absorption time,CST)和污泥比阻(specific resistance of sludge,SRF)分别下降48%和40%,污泥热值可达2686cal/g(1cal=4.18J)。当P(DM-AM)协同生石灰(CaO)和氯化铁(FeCl3)作为调理剂调理污泥时,处理后的污泥水分去除率可升高55%左右,与污泥紧密结合型胞外聚合物(tightly bound-EPS,TB-EPS)中的多糖含量降低了74%,且污泥中Cl^-1浓度约为92.3mg/gDS,较采用PAM调理的污泥下降约6%,可缓解污泥焚烧对焚烧炉腐蚀的影响。同时,P(DM-AM)调理污泥后,其抽滤液化学需氧量(chemical oxygen demand,COD)由2120mg/L降低至1941.8mg/L,可有效减轻污水处理厂运行负担。

不同碳氮比对海水养殖废水脱氮效果的影响

工厂化海水养殖废水C/N(碳氮比)较低,有效碳源不足,生物脱氮工艺往往由于缺乏碳源而受到抑制.为揭示脱氮工艺中不同过程对碳源匮乏的敏感程度,应用A/O-MBBR (缺氧/好氧-移动床生物膜反应器)处理模拟海水养殖废水,探讨进水C/N降低(从12降至1)对反应器运行效果的影响,并根据EPS (胞外聚合物)、AMO (氨单加氧酶)、NOR (亚硝酸盐氧化酶)、NIR (亚硝酸盐还原酶)、NR (硝酸盐还原酶)的活性,分析碳源不足对不同脱氮过程的抑制状况.结果表明:①C/N降低时,CODCr、NH4^+-N、NO2^--N的去除率均未下降,自养型的氨氧化、亚硝化过程不受影响,AMO和NOR活性提高.②缺氧区pH降低,ρ(DO)升高,NO3^--N的去除率显著降低,C/N为5时开始积累,NR活性明显下降.③异养反硝化反应电子供体出现由外碳源向内碳源和EPS的转换,缺氧区EPS含量逐渐减少,C/N为1时比C/N为6时减少了47%.研究显示,碳源不足是造成海水养殖废水生物反硝化不彻底的主要原因,为了实现高效脱氮,需要在海水养殖废水处理过程中严格控制ρ(DO)并且提供足够的碳源.

有机污染物胞外作用机理及微生物群体感应调控特征

胞外聚合物(EPS)是微生物产生的胞外多糖、蛋白、脂质等高分子聚合物,其在吸附和降解外源有机物过程中起着重要作用。长期以来,环境系统中采用微生物法处理有机污染物主要聚焦于筛选降解菌、优化代谢条件、外源添加氧化还原材料等,而鲜有涉及微生物对外源有机污染物的胞外感应识别、功能基因调控及其降解关系的深入研究。综述了EPS的组成和性质、去除有机物的胞外作用机理及微生物的群体感应调控特征,以期对强化微生物EPS合成,实现高效去除有机污染物提供指导作用。

膜污染状态下的胞外聚合物、细菌数量及微生物群落结构研究

研究了膜污染状态下膜生物反应器(MBR)中混合液污泥和膜丝表面污泥的胞外聚合物(EPS)含量、细菌数量以及微生物种群结构的情况。结果表明:EPS主要由蛋白质组成,膜丝表面污泥中的EPS含量较高,高达68.3mg/g;MBR污泥中细菌的数量级基本达109个/g,其中膜丝表面污泥细菌数量较高;MBR混合液污泥和膜丝表面污泥微生物群落的Shannon-Weaver指数分别为2.639和2.303,两者微生物群落结构的相似性系数达到0.833,两者的优势菌均为黄色单胞菌,变形杆菌门和拟杆菌门是膜丝表面种类较多的菌群,可能与膜污染有密切的联系。深入分析膜污染形成原因和过程,对膜污染的防治具有重要的意义。

电化学氧化改善剩余污泥脱水性能的研究

随着污水接管处理率的不断提高,污水处理厂中产生的剩余污泥量也持续增加.剩余污泥由于含水量高且脱水困难,其处理处置问题已成为目前污水处理中的一个重点和难点.近年来,电化学氧化预处理剩余污泥的方法由于具有反应条件简单、操作容易及反应高效低耗等特点受到关注.以RuO_(2)/Ti为阳极,通过单因素试验得到电化学氧化处理污泥的最佳条件:电流密度40 mA·cm^(-2),极板间距为2 cm,起始pH为3,电解处理40 min.从污泥胞外聚合物(extracellular polymer substance,EPS)的含量与分布特征、污泥表面电荷量以及粒径分布变化情况分析得出,污泥经阳极氧化作用后,紧密结合层(TB⁃EPS,tightly bound⁃layer⁃EPS)中有机物通过污泥破解被释放到溶液层(S⁃EPS,soluble⁃layer⁃EPS)和松散层(LB⁃EPS,loosely bound⁃layer⁃EPS)中.污泥中被EPS束缚的水分得到有效地释放,改善了污泥的脱水性能.

活性污泥絮体的性状及其沉降性能的探讨

活性污泥法是最常见的污水处理工艺。该方法的关键是形成了活性污泥絮体。而这些絮体的性状,如表面性质(胞外聚合物、表面电荷、疏水性)和形态结构(粒径、孔隙率、分形维数)将影响后续固液分离过程的效率。目前一系列研究活性污泥絮体性状的实验测试方法已经建立。了解污泥表面基本信息,探究污泥絮体形态结构特征,充分认识污泥沉降性能与污泥絮体的物理、化学、生物因素的相关联系,可为改善固液分离效果提供新的信息和视角;并为活性污泥系统的参数设计,实际运行调控提供理论依据。

运行条件对强化生物除磷颗粒污泥系统性能及微生物群落的影响

为了了解SBR强化生物除磷(EBPR)颗粒污泥系统的影响因素,为颗粒污泥生物除磷工艺的实际应用提供技术支持,采用有效容积为12 L的SBR反应器,以乙酸钠为碳源、KH 2PO 4为磷源,对EBPR颗粒污泥系统的启动和除磷性能及污泥颗粒化过程进行研究。结果表明:若进水碳磷比过低(C∶P=200∶15),除磷效率较低。与25℃相比,15℃条件下污泥EPS含量增加。此外,15℃条件下污泥颗粒化的蛋白质(PN)含量增加更为显著,污泥粒径增长明显,且与25℃相比,在15℃的低温条件下,更利于传统EBPR系统中主要负责生物除磷的微生物红环菌属(Rhodocyclus)的生长,使其成为系统优势菌种,进而提高除磷效率。

芬顿反应强化污泥脱水试验及机理研究

胞外聚合物(EPS)是影响剩余污泥脱水性能的关键因素。脱水试验过程中,将芬顿试剂和剩余污泥混合,控制芬顿试剂和稀硫酸的投加量,测定剩余污泥的毛细吸收时间和比阻,总结出芬顿反应对剩余污泥脱水性能的影响规律。试验表明:Fenton反应的最佳条件是pH为3,H_2O_2投加量为12.4g/L,Fe^(2+)投加量为1.5g/L,反应12min后,对应的毛细吸水时间(CST)和污泥比阻(SRF)分别为21s和0.3×1012m/kg。分析表明:Fenton反应能够破坏剩余污泥中EPS的蛋白质和多糖成分,瓦解EPS锁水结构,改善污泥的脱水性能。

硫酸盐还原菌对钢材腐蚀行为的研究进展

综述了硫酸盐还原菌(SRB)微生物腐蚀与防护的研究现状,总结了厌氧生物膜的形成过程及对钢材腐蚀的影响,并在此基础上介绍了SRB对金属材料的腐蚀机理,包括阴极去极化机理、代谢产物腐蚀机理、Fe/FeS微电池作用机理等。分析了SRB代谢产生的胞外聚合物(EPS)在金属腐蚀过程中起到的作用,并详细介绍了SRB与好氧型铁氧化菌(IOB)、典型腐蚀性阴离子(Cl-/SO42-)、弹性应力以及酸性气体CO2之间的微生物腐蚀协同作用。最后系统总结了SRB腐蚀研究中较为普遍的防腐蚀手段以及最新研究进展,从而为后续SRB腐蚀与防护提供参考。

曝气充氧污水中碳源种类对游离菌凝聚特性的影响

为揭示碳源种类在细菌形成菌胶团中的作用,在好氧批式培养条件下研究了以4种有机物作为人工废水中的碳源,培养污水中细菌从完全游离到凝聚为絮体的过程.结果显示,当以小分子有机物(乙酸钠或葡萄糖)和大分子有机物(蛋白胨或可溶性淀粉)作为碳源时,分别培养大约48 h和24 h即出现直径大于30μm的絮体.碳源为大分子有机物时,絮体形成过程中絮体的胞外聚合物(EPS)中蛋白与多糖比值达到极值所用时间较以小分子有机物为碳源要短.以蛋白胨为例,这些指标在培养开始24 h时即分别达到了最大接触角(64.91°)、最小Zeta电位(9.21 mV)和最大PN/PS值(6.25),但用乙酸钠培养时,达到最大接触角(53.52°)、最小Zeta电位(12.2 mV)和最大PN/PS值(8.03)所需时间为36 h.研究发现,絮体的PN/PS比值与接触角之间呈显著正相关(r>0.7,p<0.05),但与Zeta电位绝对值之间呈显著负相关(r<-0.89,p<0.05).大分子有机物作碳源时,细菌EPS中蛋白质的合成相比多糖更快更多,增加了细菌表面EPS的疏水性,从而使细菌个体间静电斥力降低,导致游离细菌易于因搅动和相互碰撞凝聚成团.

离体悬浮生物膜特性的演变规律

为探索生物膜演变规律,将载体表面成熟生物膜剥离置于反应器中培养35 d,分别从絮体微观形态结构(当量直径D_(eq)、孔隙率P_(o)、规则度Re、长径比AR)、生物膜理化特征(生物量MLSS、胞外聚合物EPS、SVI)和污水处理性能三个方面考察纯培养离体悬浮生物膜的形态演变特征。结果表明,随着培养时间的延长,生物膜发生裂解变成较多的小絮体,其当量直径不断降低,孔隙率、规则度波动上升,长径比变化不明显。生物膜的生物量整体呈上升趋势,培养后期,MLSS、MLVSS及MLVSS/MLSS(f)分别达到最大值7.68 mg/mL、6.91 mg/mL和0.92。SVI呈波动上升趋势。EPS呈“先减后增”的变化趋势,培养后期总EPS(Tol-EPS)达到98.19 mg/g。运行后期,对COD、NH_(4)^(+)-N、TP的平均去除率分别达到(81.98±2.51)%、(89.86±13.67)%和(85.81±9.57)%。总之,离体悬浮生物膜培养后期,其性能指标与活性污泥接近,生物膜演变为活性污泥。